磷酸盐粘结剂改性及铸造生产工艺性研究

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粘结剂是铸造造型材料领域的一个重要组成部分,它对铸造业的发展起着至关重要的作用。同时,大量使用粘结剂所产生的有害或有毒气体和固体废弃物对环境所带来的影响,也越来越受到人们的关注。为了实现“绿色铸造”的美好愿景,就要从改进污染的源头—铸造粘结剂开始。   目前应用广泛的铸造粘结剂是有机合成树脂和水玻璃。有机合成树脂粘结剂能够造出尺寸精度高、形状复杂、质量较好的铸件,但是有机树脂在制芯和浇注过程中会释放有害气体,不环保、不是理想的绿色粘结剂。水玻璃为无机粘结剂,有环保优势,但是在溃散性和旧砂再生问题上,一直没有得到良好的解决,阻碍了它的大范围的推广。而另一种无机粘结剂—磷酸盐粘结剂,具有良好的溃散性和高温性能,制备方便,成本适中,巨大的应用潜力值得研究。   磷酸盐粘结剂无法广泛应用于铸造生产的最大的难题就是磷酸盐的吸湿问题。因为磷酸根的氧离子具有很大的电负性,容易吸附水中的氢离子,导致大分子网状结构断裂而失去强度。前期研究表明,将无机磷酸盐粘结剂与有机的聚乙烯醇组成一种全新的有机/无机复合的铸造粘结剂,可有效改善粘结剂的吸湿问题。   本课题在前期研究的基础上,改进混砂、固化工艺,利用吹热空气的方法,加快固化速度。通过分别在磷酸盐中添加硼离子和镁离子,对这种粘结剂进行改性,研究其对粘结剂稳定性、砂型强度和抗吸湿性的影响。在苏州明志科技公司进行生产工艺性试验,研究其批量制备、制芯、固化、浇注等过程中的工艺性能。   实验结果表明,利用吹热空气的固化方式,固化时间可以缩短到50s,大大提升了制芯效率。添加硼离子改性后,不仅在抗拉强度上有所提高,抗吸湿性也得到了大幅度提升;添加镁离子的效果不如硼离子,但在强度和吸湿效果上也有一定程度的改进。生产工艺性试验中,制好的砂型放置5天后,仍能满足浇注要求;浇注后砂型溃散性良好,清砂容易;浇注所得铸件也满足同批次的产品标准力学性能要求。粘结剂朝着实际应用迈出踏实的一步!
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